(57)【要約】【課題】  従来の振動子装置は、各基軸を中心とする回転の量を表す信号のＳＮ比を改善することができなかった。【解決手段】  本発明に係る振動子装置は、振動子装置の姿勢の変化を表す信号であって当該姿勢の変化の方向に対応した極性を有する前記信号をそれぞれが出力する複数の振動子の一つをそれぞれが有する複数の振動子ユニットと、前記複数の振動子から出力される前記複数の信号を演算する演算部とを含む。【選択図】  図２
2005055291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子装置の姿勢の変化を表す信号であって当該姿勢の変化の方向に対応した極性を有する前記信号をそれぞれが出力する複数の振動子の一つをそれぞれが有する複数の振動子ユニットと、
前記複数の振動子から出力される前記複数の信号を演算する演算部とを含むことを特徴とする振動子装置。
【請求項２】
前記複数の振動子は、前記振動子装置の姿勢の変化を構成する回転の基軸に対し所定の姿勢で設けられており、
前記演算部は、前記複数の振動子から出力される前記複数の信号を、前記所定の姿勢に応じて演算することを特徴とする請求項１記載の振動子装置。
【請求項３】
前記複数の振動子は、前記回転の基軸に対し垂直であり、
前記演算部は、前記複数の信号に加算又は減算を施すことを特徴とする請求項２記載の振動子装置。
【請求項４】
前記複数の信号に含まれる雑音は、正規分布に従うことを特徴とする請求項１記載の振動子装置。
【請求項５】
請求項１記載の振動子装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の姿勢、速度及び位置を検出するためのジャイロ振動子のような振動子を含む振動子装置及び当該振動子装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記した振動子装置は、下記の特許文献１に記載されているように、外部から加えられる力に対応した振動子装置の姿勢の変化を検出すべく、当該姿勢の変化を構成する、複数の基軸を中心とする回転の量を複数の振動子により測定する。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１８０１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の振動子装置では、各振動子が、一つの基軸を中心とする回転の量をそれぞれ測定することから、各基軸を中心とする回転の量を表す信号のＳＮ比（信号対雑音比）を改善することができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決すべく、本発明に係る振動子装置は、振動子装置の姿勢の変化を表す信号であって当該姿勢の変化の方向に対応した極性を有する前記信号をそれぞれが出力する複数の振動子の一つをそれぞれが有する複数の振動子ユニットと、前記複数の振動子から出力される前記複数の信号を演算する演算部とを含む。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る振動子装置によれば、前記複数の振動子ユニットのそれぞれが有する振動子が、前記振動子装置の姿勢の変化を表し、かつ当該姿勢の変化の方向に対応した極性を有する信号を出力し、前記演算部が、前記複数の振動子から出力される前記複数の信号を演算することから、従来に比してＳＮ比が改善された信号を生成することが可能になる。
【０００７】
上記した振動子装置では、前記複数の振動子は、前記振動子装置の姿勢の変化を構成する回転の基軸に対し所定の姿勢で設けられており、前記演算部は、前記複数の振動子から出力される前記複数の信号を、前記所定の姿勢に応じて演算することが望ましい。
【０００８】
上記した振動子装置では、前記複数の振動子は、前記回転の基軸に対し垂直であり、前記演算部は、前記複数の信号に加算又は減算を施すことが望ましい。
【０００９】
上記した振動子装置では、前記複数の信号に含まれる雑音は、正規分布に従うことが望ましい。
【００１０】
本発明に係る電子機器は、上記の振動子装置を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る振動子装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
［具体例１］
図１（Ａ）は、ジャイロ振動子が搭載された振動子ユニットを示し、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の振動子ユニットに搭載されたジャイロ振動子の構成を示し、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）のＡＡ間での断面図である。
【００１２】
図１（Ａ）に示される直方体の形状を有する振動子ユニット１は、電子機器及び乗り物のような物体に、振動子ユニット１を含む図２に図示の振動子装置３として搭載されており、前記物体の姿勢の変化、即ち振動子装置３の姿勢の変化を検出すべく、図１（Ｂ）に示されるジャイロ振動子２をセラミック等で形成された容器内に収容して構成される。
【００１３】
ジャイロ振動子２は、ジャイロ振動片１０と、ジャイロ振動片１０を支持するための支持機構であるリード線１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ及び１６Ｂと、前記リード線１５Ａ等を介して前記ジャイロ振動片１０が載置されるための基板である支持基板１７から構成されている。
【００１４】
ジャイロ振動片１０は、従来知られた駆動モード、検出モード、及びスプリアスモードという３つのモードで動作すべく、図１（Ｂ）に示されるように、第１の駆動アーム１１Ａ及び第２の駆動アーム１１Ｂと、検出アーム１２と、アーム支持部１３と、支持板１４とを含む。
【００１５】
第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂは、図１（Ｂ）に示されるように、各々が図示のＹ方向に延在する即ち相互に平行する、所定長を有する板状の部材である。第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂは、図示のＸ方向に沿った振動中に、前記した物体の姿勢の変化の一つである、図示のＺ方向を基軸として与えられる回転に応じて、当該回転の大きさに対応するコリオリ力を生成する。
【００１６】
駆動アーム１１Ａは、その中心を軸とする屈曲動作により振動し、より詳細には、その端部に近い部位ほどＸ方向に沿って大きく変位するという凹凸型に変形することにより振動する。駆動アーム１１Ｂは、駆動アーム１１Ａが変形する凹凸形状とは線対称な関係にある形状に屈曲動作により振動する。
【００１７】
検出アーム１２は、第１の駆動アーム１１Ａ及び第２の駆動アーム１１Ｂと同様に、図示のＹ方向に沿って延在している、所定長を有する板部材である。即ち、第１の駆動アーム１１Ａ、第２の駆動アーム１１Ｂ、及び検出アーム１２は、相互に平行である。検出アーム１２は、第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂに働く前記コリオリ力を検出すべく、第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂからアーム支持部１３を経て伝播される前記コリオリ力に応答して、当該コリオリ力の大きさに対応する振動を行なう。
【００１８】
検出アーム１２は、上述した第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂの屈曲動作に連動して、概ねＳ字状及び逆Ｓ字状に変形するという屈曲動作を行なう。検出アーム１２による前記屈曲動作により、前記コリオリ力、即ち振動子装置３の姿勢の変化を表す信号であって前記コリオリ力の方向に対応した、プラス又はマイナスの極性を有する前記信号を出力する。
【００１９】
アーム支持部１３は、一端が第１の駆動アーム１１Ａの中心に接続されており、他端が第２の駆動アーム１１Ｂの中心に接続されており、検出アーム１２は、その中心がアーム支持部１３の中心と一致するように接続されている。支持板１４は、アーム支持部１３と検出アーム１２との接続点を含む所定の面積を有する板状部材である。
【００２０】
Ｘ方向に延在するリード線１５Ａ、１５Ｂ及びＹ方向に延在する１６Ａ、及び１６Ｂは、相互に同一の形状を有する帯状部材である。また、リード線１５Ａ、１５Ｂは、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示されるように、一端が支持板１４の対応する辺の近傍に接続されており、他端が支持基板１７に接続されており、ジャイロ振動片１０と支持基板１７が接触しないように成型されている。リード線１６Ａ、１６Ｂもリード線１５Ａ、１５Ｂと同様に、一端が支持板１４の対応する片の近傍に接続され、他端が支持基板１７に接続されており、ジャイロ振動片１０と支持基板１７が接触しないように成型されている。支持基板１７は、例えば、従来知られたポリイミド樹脂など絶縁体からなる基板であり、その中央には、リード線１５Ａ等の成型のための開口部１８が規定されている。
【００２１】
図２は、図１に示した振動子ユニットを含む振動子装置の構成を示し、図３は、振動子装置の回路を示す。振動子装置３は、図１に示した振動子ユニット１と同様な構成を有する振動子ユニット４ａ、４ｂと、振動子ユニット４ａ、４ｂから出力される振動子装置３の姿勢の変化を示す信号を演算処理する演算部である演算回路５と、振動子ユニット４ａ、４ｂ及び演算回路５を取り付けるための回路基板６とから構成されている。
【００２２】
振動子ユニット４ｂは、その上面及び底面が、振動子装置３の姿勢の変化を構成する回転の基軸の一つである図示のＺ軸に対し垂直な姿勢に規定され、かつ、その側面が、図示のＸ軸又はＹ軸に平行な姿勢に規定されるように回路基板６の表面に実装されている。これにより、振動子ユニット４ｂ内のジャイロ振動片１０は、Ｚ軸に垂直な姿勢になっている。振動子ユニット４ｂの上には、振動子ユニット４ａが、振動子ユニット４ｂと同様に、その上面及び底面がＺ軸に対し垂直な姿勢に規定され、かつその側面がＸ軸及びＹ軸に平行な姿勢に規定されるように実装されている。これにより、振動子ユニット４ａ内のジャイロ振動片１０もまた、Ｚ軸に垂直な姿勢になっている。
【００２３】
振動子ユニット４ａは、Ｚ軸を中心とする右回りの回転について、当該右回りの回転の量を示す信号であって当該右回りの方向に対応するプラスの極性を有する信号を出力し、他方、Ｚ軸を中心とする左回りの回転について、当該左回りの回転の量を示す信号であって当該左回りの方向に対応するマイナスの極性を有する信号を出力する。振動子ユニット４ｂは、振動子ユニット４ａと同様に、Ｚ軸を中心とする右回りの回転について、当該右回りの回転の量を示す信号であって当該右回りの方向に対応するプラスの極性を有する信号を出力し、他方、Ｚ軸を中心とする左回りの回転について、当該左回りの回転の量を示す信号であって当該左回りの方向に対応するマイナスの極性を有する信号を出力する。振動子ユニット４ａ、４ｂから出力された信号は、演算回路５に入力される。
【００２４】
演算回路５は、振動子ユニット４ａ、４ｂから入力される信号が同一の回転方向について同一の極性を有することから、前記２つの信号に加算を施す。ここで、前記両信号に含まれる雑音Ｎ１、Ｎ２が正規分布に従う場合であって、前記両雑音Ｎ１、Ｎ２のレベルが相互に等しいとき、前記両雑音Ｎ１、Ｎ２を合計した雑音Ｎｔは、√（Ｎ１２＋Ｎ２２）により得ることができることから、演算回路５は、前記加算によって、前記回転の量を表す信号のレベルが２倍であり、雑音のレベルが√２倍であるという、従来の単一の信号に比してＳＮ比が向上した信号を生成する。演算回路５は、生成された当該信号を振動子装置３の外部へ出力する。
【００２５】
上述したように、具体例１の振動子装置３によれば、振動子ユニット４ａ、４ｂが、振動子装置３の姿勢の変化である、Ｚ軸を基軸とする回転の量及び方向を示す信号であって、当該回転の方向に対応する、両振動子ユニット４ａ、４ｂ間で同一な極性の前記信号を出力し、演算回路５が、前記両信号に加算を施すことから、従来に比較してＳＮ比が向上した信号を生成することが可能になる。
【００２６】
振動子ユニット４ａ、４ｂ及び演算回路５による、上記した極性が同一である信号の生成及び加算に代えて、振動子ユニット４ａ、４ｂが、Ｚ軸を基軸とする回転の量及び方向を示す信号であって、当該方向に対応する、両振動子ユニット４ａ、４ｂ間で反対の極性の信号を出力し、演算回路５が、前記両信号間で減算を行なうことにより、上記と同様に、従来に比較してＳＮ比に優れた信号を生成することができる。
【００２７】
［具体例２］
図４は、具体例２の振動子装置の構成を示す。具体例２の振動子装置２３は、具体例１の振動子装置３と同様に、振動子ユニット４ａ、４ｂと同様な構成を有する２つの振動子ユニット２４ａ、２４ｂと、演算回路５と同様な構成を有する演算回路２５と、回路基板６と同様な構成を有する回路基板２６とから構成されている。
【００２８】
振動子ユニット２４ａ、２４ｂは、図４に示されるように、回路基板２６上に直立になるように、また、具体例１の上面及び底面に相当する、面積が最大である面（以下、「最大面」という。）同士が互い接するように、さらに、前記の最大面が振動子装置２３の姿勢の変化を構成する回転の基軸の一つである図示のＸ軸に対し垂直な姿勢になるように設けられている。
【００２９】
振動子ユニット２４ａは、Ｘ軸を中心とする右回りの回転について、当該右回りの回転の量を示す信号であって当該右回りの方向に対応するプラスの極性を有する信号を出力し、他方、Ｘ軸を中心とする左回りの回転について、当該左回りの回転の量を示す信号であって当該左回りの方向に対応するマイナスの極性を有する信号を出力する。振動子ユニット２４ｂは、振動子ユニット２４ａと対照的に、Ｘ軸を中心とする右回りの回転について、当該右回りの回転の量を示す信号であって当該右回りの方向に対応するマイナスの極性を有する信号を出力し、他方、Ｘ軸を中心とする左回りの回転について、当該左回りの回転の量を示す信号であって当該左回りの方向に対応するプラスの極性を有する信号を出力する。振動子ユニット２４ａ、２４ｂから出力される信号は、具体例１と同様に、演算回路２５に入力される。
【００３０】
演算回路２５は、振動子ユニット２４ａ、２４ｂから入力される信号が同一の回転方向について異なる極性を有することから、前記２つの信号間で減算を行なう。演算回路５は、前記２つの極性が相違する２つの信号に減算を施すことにより、具体例１と同様に、前記回転の量を表す信号のレベルが２倍であり、雑音のレベルが√２倍であるという、従来の単一の信号に比してＳＮ比が向上した信号を生成し、当該信号を振動子装置２３の外部へ出力する。
【００３１】
上述したように、具体例２の振動子装置２３によれば、振動子ユニット２４ａ、２４ｂが、振動子装置２３の姿勢の変化である、Ｘ軸を基軸とする回転の量及び方向を示す信号であって、当該回転の方向に対応する、両振動子ユニット２４ａ、２４ｂ間で反対の極性である前記信号を出力し、演算回路２５が、前記両信号間で減算を行なうことから、具体例１の振動子装置３と同様に、従来に比較してＳＮ比が向上した信号を生成することが可能になる。
【００３２】
振動子ユニット２４ａ、２４ｂ及び演算回路２５による、上記した極性が反対である信号の生成及び減算に代えて、振動子ユニット２４ａ、２４ｂが、Ｘ軸を基軸とする回転の量及び方向を示す信号であって、当該方向に対応する、両振動子ユニット２４ａ、２４ｂ間で同一な極性の信号を出力し、演算回路２５が、前記両信号間で加算を行なうことにより、上記と同様に、従来に比してＳＮ比に優れた信号を生成することが可能である。
【００３３】
［応用機器］
上記した具体例１及び具体例２の振動子装置３、２３を用いた応用機器として、姿勢の変化の量及び方向の検出を要する携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ及びナビゲーションシステムのような電子機器が挙げられ、当該電子機器は、上記と同様なＳＮ比の改善という効果を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】具体例１の振動子ユニット及びジャイロ振動子の構成を示す図。
【図２】具体例１の振動子装置の構成を示す図。
【図３】具体例１の振動子装置の回路を示す図。
【図４】具体例２の振動子装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００３５】
３  振動子装置    
４ａ、４ｂ  振動子ユニット    
５  演算回路    
６  回路基板
【図１】
2005055291.tif 000003
【図２】
2005055291.tif 000004
【図３】
2005055291.tif 000005
【図４】
2005055291.tif 000006